elrond1_2eleven (elrond1_2eleven) wrote,
elrond1_2eleven
elrond1_2eleven

Category:

Полный курсъ часоваго мастерства Ю. Гене (VII 189-201)

Альбом чертежей

Темы поста: гальванизм, самодействующие электрические часы.

Гальванизмъ.

189.

Переходя къ гальванизму, нужно заметить, что явленiя гальванизма сходны съ разсмотренными и подчиняются тем‑же законамъ.

Когда два вещества способны произвести другъ на друга химическое действiе и находятся при этомъ въ соприкосновенiи, то одно изъ нихъ заряжается положительнымъ, другое — отрицательнымъ электричествомъ.

Если взять два металлическихъ кружка: цинковый z и медный c (таб. XIII фиг. 4), а между ними положить папку d, смоченную серной кислотой, то по прошествiи короткаго промежутка времени на пуговкахъ A и K замечается присутствiе свободныхъ электричествъ: на A положительнаго, на K отрицательнаго. Испытавъ различныя жидкости и металлы, пришли къ тому заключенiю, что при соприкосновенiи двухъ металловъ съ одною и тою‑же жидкостью, металлъ, наиболее изменяемый жидкостью, заряжается отрицательно, а другой положительно. Такъ въ разсмотренномъ случае медь электризуется положительно, цинкъ — отрицательно; если цинкъ заменить платиной, то медь станетъ электроотрицательною, а платина заряжается положительнымъ электричествомъ.

Множество наблюденiй устраняетъ всякое сомненiе относительно упомянутаго закона, но почему при взаимномъ соприкосновенiи веществъ, химически действующихъ другъ на друга, освобождается электричество, совершенно неизвестно, и даже наука не обладаетъ ни однимъ сколько‑нибудь удовлетворительнымъ предположенiемъ, выраженнымъ въ виде закона и называемымъ гипотезой. Неизвестная причина возбужденiя электричества при химическихъ явленiяхъ ещё давно названа, итальянскимъ учёнымъ Вольта, электровозбудительною силою. Эта сила, въ точкахъ соприкосновенiя разнородныхъ веществъ, разлагаетъ естественное электричество и накопляетъ положительное электричество на одномъ изъ веществъ, отрицательное — на другомъ. Разложенныя электричества, вследствiе взаимнаго притяженiя, стремятся соединиться снова; электровозбудительная сила этому препятствуетъ. Поэтомъ накопленiе электричествъ продолжается до техъ поръ, пока ихъ взаимное притяженiе не будетъ равно электровозбудительной силе.

Если повторить вышеописанный опытъ (фиг. 3 таб. XIII) съ медною и цинковой пластинками, разделёнными папкой, смоченной разбавленной водою серной кислотой, то электровозбудительная сила въ точкахъ соприкосновенiя цинка и серной кислоты разлагаетъ естественное электричество и выделяетъ + E черезъ папку на медь, а − E на цинкъ. Это разложенiе, какъ уже сказано, будетъ происходить до техъ поръ, пока взаимное притяженiе электричествъ не уравновесится электровозбудительною силою. Если прикосновенiемъ руки къ стерженькамъ A и K отвести эти электричества въ землю, то электровозбудительная сила возбудитъ на цинке и меди новыя количества электричества, которыя быстро достигнутъ прежняго уровня или, какъ говорятъ, прежняго потенцiaла.

Если къ стерженькамъ A и K прикрепить проволоки Aa и Kk (фиг. 4 таб. XIII) и привести ихъ концы a и k въ соприкосновенiе, то разнородныя электричества распространяются по этимъ проволокамъ, на встречу другъ другу, соединятся и уничтожатся (образуется, как‑бы нейтральная жидкость). На место уничтожившихся электричествъ электровозбудительная сила снова возбудитъ на цинке и меди электричества, которыя опять уничтожатся въ соединительномъ проводнике. За этимъ последуетъ новое разложенiе электричествъ и ихъ уничтоженiе и тъ. дъ. Эти последовательныя возбужденiе и соединенiе электричествъ происходятъ безъ перерыва, такъ что въ проводникахъ Aa и Kk получаются два непрерывныя тока электричествъ: положительнаго отъ A къ K и отрицательнаго отъ K къ A. Для упрощенiя непрерывное теченiе электричества согласились называть гальваническимъ токомъ или электричествомъ динамическимъ, о въ отличiе отъ электричества статическаго. Направленiе гальваническаго тока считаютъ совпадающимъ съ направленiемъ теченiя положительнаго электричества. Такъ, въ разсмотренномъ случае, гальваническiй токъ течётъ по проводникамъ отъ A къ K. Стерженьки A и K съ винтами или концы прикреплённыхъ къ нимъ проводниковъ Aa и Kk называются электродами. Электродъ A, или a, изъ котораго выходитъ токъ, называется анодомъ, а другой K, или k, въ который входитъ токъ — катодомъ. Анодъ часто называютъ также и положительнымъ полюсомъ, а катодъ отрицательнымъ.

Гальваническiй токъ можно пропустить чрезъ какое‑либо тело, стоитъ только соединить его съ электродами. Совокупность телъ, по которымъ пробегаетъ токъ, называютъ замкнутой гальванической цепью. Если какое‑либо тело соединено съ электродами и черезъ него проходитъ токъ, то говорятъ, что оно введено въ цепь.

Если электроды не соединены и не соприкасаются — цепь разомкнута.

190.

Для полученiя тока придуманы снаряды, которые известны подъ общимъ именемъ элементовъ или паръ. Для усиленiя тока, соединенiемъ двухъ или несколькихъ элементовъ, образовываютъ батарею, причёмъ соединяютъ разноимённые полюсы. Напримеръ, если имеется два элемента, то отрицательный полюсъ перваго соединяютъ съ положительнымъ второго, а свободные концы элементовъ, тъ. е. положительный перваго и отрицательный второго, представляютъ полюсы двухэлементной батареи. Самый простой элементъ будетъ состоять изъ сосуда, по преимуществу глинянаго или стекляннаго, наполненнаго до определённой высоты водою, подкисленной серною кислотой, и въ которую установлены два стержня или пластины — одна медная, другая цинковая.

Кислородъ, получаемый при разложенiи воды токомъ, выделяется на цинке, и вследствiе присутствiя здесь‑же серной кислоты, образуетъ серноцинковую соль, такъ что при постоянномъ уменьшенiи цинка, разбавленная серная кислота растворяетъ всё больше и больше этой соли, которая по насыщенiи29 начинаетъ выкристаллизовываться, если только этому не перепятствовать добавленiемъ разбавленной кислоты и воды. Водород‑же выделяется на медномъ электроде, который и покрывается мелкими пузырьками этого газа. Последовательною тратою цинка удерживается продолжительное действiе въ замкнутомъ элементе или батарее; та‑же часть цинка, которая при разомкнутомъ элементе растворяется при одномъ прикосновенiи съ разбавленной кислотой, въ образованiи полезнаго тока не принимаетъ участiя. Эта безполезная трата цинка является само‑собою также и при замкнутомъ элементе и разсматривется везде какъ недостатокъ. Но даже при заботливомъ амальгамированiи30 цинка всегда могутъ найтись отдельныя точки, где можетъ произойти химическое взаимодействiе. Поэтому, чтобы предохранить цинкъ, а иной разъ и оба электрода, отъ безполезнаго взаимодействiя, устраиваютъ приспособленiя, при помощи которыхъ можно вынуть электроды изъ подкисленной жидкости.

Однако подобныя приспособленiя вовсе не подходятъ на практике для действiя электрическихъ часовъ и нужно искать другого исхода. При постоянной трате цинка образующiйся цинковый купоросъ легко растворяется въ воде, такъ что поверхность цинковаго электрода содержится постоянно чистою, неизменённою, между темъ какъ медный электродъ покрывается пузырьками водорода, что не только мешаетъ тесному соприкосновенiю съ жидкостью, но и даётъ поводъ къ измененiю электрическаго возбужденiя. По этой причине образуется электрическое теченiе, обратное основному току, который этимъ самымъ ослабляется. Это состоянiе (поляризацiя элемента) является очень скоро по замыканiи цепи и можетъ последовательно уменьшить силу тока, между темъ какъ при всякомъ постоянномъ действiи особенное значенiе придаютъ равномерности действующей силы.

191.

Такiе элементы, которые выделенiемъ водорода на положительномъ электроде значительно ослабляются, принято называть непостоянными. Если на место меди взять какое‑либо другое вещество, то въ действiи элемента въ сущности ничего не изменится; хотя электрическое возбужденiе и изменится, но более сильному току соответствуетъ и более сильное выделенiе водорода, следовательно и усиленная поляризацiя. Между темъ существуютъ средства устранить вредное действiе поляризацiи. Самое простое средство — это отстраненiе пузырьковъ съ положительнаго электрода при помощи палочки или сотрясанiе поляризованнаго элемента; но и то и другое можно применить только въ исключительныхъ случаяхъ, вследствiе связанныхъ съ этимъ неудобствъ. Во всякомъ случае следуетъ предпочесть ограниченiе осажденiя водорода и заботиться при этомъ, чтобы удаленiе пузырьковъ происходило безъ всякаго постороннего вмешательства. Перваго можно достигнуть возможнымъ увеличенiемъ положительнаго электрода, второго — образованiемъ на нёмъ шероховатой поверхности. Соответственно съ этимъ устраиваютъ элементъ такъ, чтобы положительный электродъ въ виде цилиндра окружалъ отрицательный, и чтобы его поверхность состояла изъ зернистой меди, получаемой гальваническимъ путёмъ, если только не предпочесть замену меди более шероховатымъ углемъ (кокс). На большей поверхности водородные пузырьки осаждаются дальше другъ отъ друга, кроме того изъ опытовъ известно, что они отделяются легче отъ шероховатыхъ, неровныхъ местъ. Но и это средство удовлетворяетъ только въ томъ случае, если батарея, образованная изъ такихъ элементовъ, бываетъ въ действiи не очень часто и бываетъ замыкаема только на короткiе промежутки времени. Отдыхъ батареи имеетъ значенiе въ томъ смысле, что пузырьки водорода имеютъ время отделиться отъ положительнаго электрода.

Для действiя часовъ требуется въ общемъ слабый токъ, менее поляризующаго батарею, и эта слабая сила должна действовать въ продолженiи весьма короткихъ промежутковъ времени для возбужденiя короткихъ импульсовъ тока.

Изъ всего этого выводимъ следующее заключенiе:

Чемъ проще составленъ элементъ, темъ легче надзоръ и обращенiе съ нимъ, что нужно ценить именно въ техъ случаяхъ, где, какъ при устройстве электрическихъ часовъ, уходъ за действующей батареей часто по необходимости поручаютъ мало интеллигентнымъ лицамъ.

192.

Приводимъ здесь примеръ непостояннаго элемента — пару Сми (фиг. 3 таб. XIII). Онъ состоитъ изъ цилиндрическаго стакана, въ который налитъ слабый водный растворъ серной кислоты, и изъ двухъ пластинокъ, — платиновой P и цинковой Z, погружённыхъ въ названную жидкость. Наиболее изменяемый металлъ есть цинкъ, а потому электровозбудительная сила действуетъ въ точкахъ прикосновенiя его и кислоты: — E идётъ черезъ кислоту къ платине, а − E собирается на цинке. Платина служитъ положительнымъ полюсомъ, цинкъ отрицательнымъ. Но обыкновенно цинкъ нечистъ, и при опусканiи его въ подкисленную серной кислотой воду выделяется въ виде пузырьковъ водородъ, который осаждается на платине. Поэтому берутъ чистый цинкъ или амальгамируютъ его, тогда этого явленiя — выделенiя водорода — при разомкнутой цепи не замечается. При замыканiи цепи происходитъ химическое взаимодействiе съ выделенiемъ водороднаго газа.

Такъ какъ это непостоянный элементъ, то, какъ выше упомянуто, онъ для нашихъ целей непригоденъ. Приводимъ же здесь элементъ Сми лишь для того, чтобы указать на недостатки его и ему подобныхъ элементовъ и на крайнюю необходимость при устройстве каких‑либо электрическихъ часовъ избегать примененiя подобныхъ ему элементовъ.

193.

Изъ постоянныхъ элементовъ разсмотримъ пары Данiеля, Мейдингера (въ двухъ видоизмененiях) и Лекланше. Изъ нихъ пара Данiеля, въ виду неудобства содержанiя, менее подходящая для примененiя къ действiю электрическихъ часовъ, хотя и применяется въ исключительныхъ случаяхъ.

Элементъ этотъ (фиг. 8 таб. XIII) состоитъ изъ двухъ жидкостей: одна изъ этихъ жидкостей — вода, подкисленная серною кислотой, 10−15 % растворъ, находится въ пористомъ глиняномъ цилиндре T, въ ней погруженъ цилиндръ амальгамированнаго цинка съ медной пластинкой m; другою жидкостью служитъ растворъ меднаго купороса, въ которомъ помещёнъ согнутый въ трубку медный листъ k съ медной полоской p и винтомъ s (растворъ меднаго купороса не долженъ быть слабый, скорее насыщенный, какъ и следуетъ изъ последующаго). При этомъ происходитъ следующiя химическiя взаимодействiя. Вода разлагается, цинкъ окисляется и образуетъ сернокислую соль; выделяющiйся же на положительномъ электроде водородъ, вместо того, чтоб накопляться на нёмъ, соединяясь съ купоросомъ, вновь образуетъ воду и выделяется при этомъ металлическая медь, осаждающаяся на электроде. Такъ какъ выделенiе меди не оказываетъ никакого влiянiя на соседнюю жидкость, то прибавленiе раствора меднаго купороса имеетъ следствiемъ поглощенiе водорода и деполяризацiю положительнаго электрода. И действительно опытъ показываетъ, что электровозбудительная сила этого элемента крайне постоянна. Возбудительная сила элемента Данiеля мало изменяется съ измененiемъ температуры. Точно также она мало изменяется съ измененiемъ крепости раствора кислоты и густоты раствора меднаго купороса. Но изменчивость сопротивленiя этого элемента представляетъ первый и серьёзный недостатокъ. Другой недостатокъ въ томъ, что матерiaлъ тратится непрерывно, даже и въ покое, что особенно чувствительно при более продолжительныхъ перерывахъ.

Теперь перейдёмъ къ разсмотренiю элементовъ, наиболее подходящихъ для намеченной цели.

194.

Первообразная пара Мейдингера (фиг. 6 таб. XIII) состоитъ изъ стекляннаго сосуда A, имеющаго у нижней части уступъ b, на дно этого сосуда поставленъ небольшой стаканчикъ d, содержащiй въ себе положительный электродъ, а именно медную ленту, свёрнутую въ кольцо; къ этой ленте припаяна толстая медная проволока f, покрытая гуттаперчею, которая поднимается вертикально вверхъ. Отрицательный электродъ — цинковый цилиндръ z съ проволокою k поддерживается на уступе b въ нижней части сосуда. Элементъ закрывается крышкою c, которая препятствуетъ испаренiю жидкости. Посреди крышки имеется отверстiе, въ которое вставлена стеклянная воронка, входящая просверленнымъ концомъ въ стаканчикъ, её наполняютъ кристаллами купороса, что и поддерживаетъ надлежащую густоту раствора. Эту воронку сверху также закрываютъ крышкой, чтобы препятствовать испаренiю31. Такимъ образомъ здесь обе жидкости разделены другъ отъ друга въ силу своихъ плотностей. Кроме отсутствiя пористаго стакана (или дiaфрагмы) эта пара представляетъ ещё и другiя преимущества. Медные наросты, образующiеся на цинке, падаютъ вне центральнаго стаканчика и не смешиваются такимъ образомъ съ растворомъ купороса. Этотъ элементъ содержитъ въ себе, для растворенiя образующагося цинкового купороса, достаточный запасъ воды, что обусловливаетъ продолжительность его действiя и следовательно меньшiй за нимъ уходъ.

195.

Въ последнее время Мейдингеръ заменилъ медный электродъ свинцовымъ, что ничуть не изменяетъ химическихъ реакцiй, такъ какъ свинецъ весьма скоро покрывается слоемъ меди. Медная проволока, служащая проводникомъ черезъ жидкость, также заменена свинцовою, не требующею уже гуттаперчевой обёртки, ибо на свинецъ находящiеся въ элементе растворы не действуютъ. Наконецъ резервуаромъ для купороса принята колба (родъ бутылки), которою вместо крышки закрывается сосудъ. Такой элементъ изображёнъ на фиг. 9 таб. XIII. При заряженiи этого элемента поступаютъ так: растворъ англiйской соли наливаютъ въ большой, наружный стаканъ, а колбу особо наполняютъ кусками меднаго купороса и растворяютъ там‑же водою. Потомъ колбу закрываютъ пробкой, черезъ которую проходитъ коротенькая стеклянная трубочка. Указательнымъ пальцемъ левой руки закрываютъ отверстiе трубочки, перевертываютъ колбу и осторожно опускаютъ въ растворъ англiйской соли такъ, чтобы при принятiи пальца жидкость черезъ трубочку выливалась въ маленькiй стаканъ, помещённый на дне большого.

Подобный элементъ особенно годенъ для поддержанiя хода самостоятельно действующихъ часовъ.

196.

Устройство элемента Лекланше, ныне весьма распространённаго, основано на перекиси марганца. Въ этой паре растворимымъ электродомъ служитъ опять‑таки цинкъ, деполяризующим‑же веществомъ, какъ сказано, перекись марганца; употребляемая жидкость состоитъ изъ 15−20 % раствора нашатырной соли, — которымъ наполняютъ банку до 4/5 ея ёмкости.

Существуютъ два образца элемента Лекланше, одинъ съ глинянымъ сосудомъ (дiaфрагмой), другой съ такъ называемымъ аггломераторомъ безъ пористаго сосуда. Этотъ последнiй видъ (фиг. 7 таб. XIII) мы и разсмотримъ.

Въ виду того, что въ этой паре имеется только одна жидкость, Лекланше пришёлъ къ заключенiю, что пористый стаканъ является совершенно излишнимъ. въ описываемомъ элементе цинкъ и перекись марганца погружены въ общiй сосудъ, безъ присутствiя какой‑бы то ни было разделяющей дiaфрагмы.

Плитки спрессованы въ особый аггломераторъ, состоящiй изъ 40 частей перекиси марганца, 55 частей угля и 5 частей гуммилака. Спрессовыванiе производится особымъ образомъ и прибавляютъ при этомъ отъ 3 до 4 % двухромокислаго калiя. Угольный электродъ помещается между двумя такими плитками, прижимаемыми къ нему резиновыми кольцами; верхнею своею частью онъ выдаётся из‑за нихъ.

Преимущество этой системы — малое сопротивленiе и простота устройства. Кроме того плитки аггломератора легко заменить, не бросая угля. Такимъ образомъ тратится лишь цинкъ и аггломераторы. Электровозбудительная сила падаетъ, какъ скоро эти элементы сколько‑нибудь уже поработали, вследствiе неполнаго устраненiя поляризацiи; она даже довольно быстро уменьшается въ случае, когда внешняя цепь обладаетъ малымъ сопротивленiемъ. При большомъ сопротивленiи цепи поляризацiя наступаетъ весьма медленно. Поляризацiя становится совершенно нечувствительною, когда элементы работаютъ съ большими перерывами.

Важное преимущество этого элемента состоитъ въ томъ, что онъ не работаетъ при разомкнутой цепи и отдыхомъ воспринимаетъ первоначальную свою силу. Вещества, входящiя въ его составъ, не дороги, и онъ можетъ работать при весьма низкой температуре. Продолжительность службы этихъ элементовъ весьма значительна; бываютъ случаи, когда таковые действуютъ въ продолженiе несколькихъ летъ, требуя только добавленiя незначительнаго количества нашатырной соли.

Когда элементъ сверху не закрытъ, то жидкость испаряется и по стенкамъ сосуда оседаютъ кристаллы. Чтобы избежать этого, всю верхнюю часть сосуда надъ уровнемъ жидкости натираютъ парафиномъ.

197.

Пару Мейдингера применяютъ въ самостоятельныхъ электрическихъ часахъ, Лекланше для побочныхъ часовъ или цайгерверковъ и для регулированiя обыкновенныхъ часовъ съ помощью тока, такъ какъ действiе тока требуется въ этихъ случаяхъ моментами по истеченiи не менее одной минуты.

Количество электричества, протекающаго черезъ поперечный разрезъ проводника, черезъ который проходитъ токъ въ замкнутой цепи, въ определённомъ месте и въ единицу времени называется силою гальваническаго тока. Эта сила находится во зависимости только отъ двухъ причин: отъ электровозбудительной силы элемента и сопротивленiя цепи. Во всехъ частяхъ одной и той‑же замкнутой цепи сила тока одна и та‑же.

Сопротивленiе зависитъ отъ вещества тела и его размеровъ. Сопротивленiе гальваническому току можно объяснить сравненiемъ. Какъ вода, протекая по трубе, испытываетъ тренiе, такъ и гальваническiй токъ испытываетъ таковое на проводнике; другими словами сопротивленiе есть тренiе электричества о проводникъ, по которому оно проходитъ.

Германскiй учёный Омъ нашёлъ между тремя названными величинами следующее соотношенiе:

Сила гальваническаго тока прямо пропорцiональна электровозбудительной силе и обратно пропорцiональна сопротивленiю всехъ телъ, составляющихъ гальваническую цепь.

Об электрическихъ часахъ.

198. Общiя заметки об ихъ действiи.

Разсмотревъ вскользь отделъ об электричестве, мы изучили самые подходящiе для электрическихъ часовъ гальваническiе элементу, выборъ каковыхъ можетъ только зависеть отъ рода действiя часовъ, для которыхъ они предназначаются. При выборе элементовъ нужно обратить также вниманiе и на время, въ промежутокъ котораго должно происходить замыканiе цепи, такъ какъ продолжительность тока для каждаго отдельнаго импульса нужно почти везде разсматривать какъ моментальное действiе. Если импульсы приходятъ въ такомъ порядке, что цепь замыкается напримеръ движущимся маятникомъ p (фиг. 15 таб. XIII) самостоятельныхъ электрическихъ часовъ, черезъ каждую полусекунду, секунду или другой короткiй промежутокъ времени, то нужно пользоваться балонными элементами (фиг. 9 таб. XIII), въ то время какъ, при более продолжительныхъ промежуткахъ времени, можно пользоваться углецинковыми элементами; а при весьма медленномъ действiи можно не задумываясь применить и непостоянный медно‑цинковый элементъ.

199.

Соответствующимъ выборомъ действующей силы будетъ удовлетворено одно изъ главныхъ требованiй. За симъ следуетъ обратить вниманiе на то, чтобы провести импульсы тока по возможности неослабленными до техъ местъ, где они должны произвести действiе.

Для этой цели служатъ металлическiя проволоки, которыя соединяютъ действующую батарею съ часами такъ, чтобы потерю тока предупредить соответствующею изоляцiею и въ остальномъ устранить отъ системы проводовъ всякое влiянiе, которое въ электрическомъ отношенiи можетъ изменить токъ, или даже во время покоя образовать новые импульсы тока, могущiе запутать действiе системы. Добиться хорошей изолировки и избегнуть этихъ влiянiй не трудно, если дело въ короткихъ соединенiяхъ въ защищённомъ месте, где большое число часовъ нужно приводить въ движенiе въ одномъ зданiи или соприкасающихся помещенiяхъ; при более‑же распространённомъ устройстве, въ особенности при свободныхъ воздушныхъ линiяхъ, необходима большая осмотрительность, темъ более если линiи длинны. Даже при соединенiи общественныхъ часовъ одного города или местечка могутъ произойти при устройстве и содержанiи въ порядке проводовъ существенныя затрудненiя, и, если приходится, какъ на железной дороге, часы несколькихъ участковъ одной электрической системы держать въ согласующемся ходе, то требуется уже особенно хорошее ознакомленiе съ устройствомъ проводовъ, чтобы содержать систему въ необходимой надёжности.

200.

Во всехъ электрическихъ часахъ необходимымъ приспособленiемъ служитъ электромагнитъ. Онъ предназначается для того, чтобы электричество, образованное батареей и проведённое проводниками, переработать въ движенiе. Для этой цели пользуются чаще всего обыкновеннымъ подковообразнымъ электромагнитомъ (фиг. 12 таб. XIII). Два цилиндрическихъ стержня ee (сердечники) изъ мягкаго железа соединены съ железной пластинкой V при помощи винтовъ или заклёпокъ, и на каждый сердечникъ надета лёгкая катушка r, сделанная изъ изолирующаго матерiaла (пальмаваго дерева или гуттаперчи); на этой катушке (таб. XIII фиг. 12 w) намотана спирально медная проволока, последняя изолирована шёлкомъ. Означенная проволока конечно должна состоять изъ одного куска, т. е. не должна быть составлена. Два свободныхъ проволочныхъ конца обеихъ катушекъ соединены у d1 такъ, что обороты последнихъ имеютъ прямо противуположное направленiе, какъ указываетъ фиг. 13, между темъ какъ два другiе конца dd включаютъ электромагнитъ при помощи винтовъ съ гайками s1 въ цепь.

Входящiй съ одной стороны положительный токъ проходитъ обороты катушекъ въ направленiи, указанномъ стрелками и намагничиваетъ сердечники такъ, что передъ одной изъ катушекъ образуется северный (N), передъ другою южный полюс(S), которые при совместномъ действiи на кусокъ мягкаго железа (якорь), соединённый съ механизмомъ часовъ, вызываютъ магнитнымъ действiемъ (притяженiем) необходимое движенiе, или придаютъ уже существующему движенiю, необходимое для равномернаго поддержанiя такового, побужденiе. Это побужденiе должно соответствовать импульсамъ тока, при вступленiи которыхъ магнитная сила, при примененiи хорошо устроенныхъ электромагнитовъ, тотчасъ начинаетъ действовать и съ прекращенiемъ которыхъ она также моментально исчезаетъ. Правильное действiе электромагнита зависитъ отъ выбора железнаго матерiaла, между темъ какъ сила действующаго тока зависитъ отъ электровозбудительной силы батареи и сопротивленiя цепи. Магнитная сила въ электромагните темъ сильнее, чемъ сильнее действующiй токъ и чемъ больше число оборотовъ спирали, которые онъ проходитъ (произведенiе изъ силы тока и числа оборотовъ спирали называютъ намагничивающей силой спирали).

Опытомъ установлено, что длина и толщина сердечниковъ не должна переходить определённую границу, если не должно пострадать действiе, и что толщина намотки на том‑же основанiи не можетъ быть выбрана произвольно. Этимъ поставлены определённыя границы и толщине проволоки катушки, а также определёнъ матерiaлъ, который обыкновенно состоитъ изъ возможно чистой красной меди, чемъ не только усиливается электропроводность, но и большая гибкость которой облегчаетъ устройство электромагнита. Что при определённомъ ограниченiи места, занимаемаго намоткой, толщина проволочной изоляцiи не безразлична — весьма понятно, чемъ она толще, темъ больше места пропадаетъ отъ заполненiя действующей проволоки, не выигрывая при этомъ въ доброкачественности изоляцiи, которая нужна только для отделенiя оборотовъ въ томъ смысле, чтобы не было между ними металлическаго соединенiя, чему удовлетворяетъ тонкая, но заботливая изолировка. Дальнейшее влiянiе размеровъ и различныхъ формъ на намагничивающую силу электромагнита, мы не станемъ разсматривать, такъ какъ оно для встречающихся случаевъ чаще основывается на практическомъ распределенiи, чемъ на теорiи.

Покончивъ съ самыми необходимыми предварительными объясненiями, перейдёмъ къ разсмотренiю устройства некоторыхъ электрическихъ часовъ. Электричество въ общемъ нашло себе въ часовомъ деле примененiе для следующихъ целей:

а) какъ двигатель въ самостоятельныхъ электрическихъ часах32;

б) для привода въ действiе побочныхъ электрическихъ часов33 и соединенiя таковыхъ съ самостоятельными электрическими или обыкновенными механическими часами;

в) для регулированiя (привода въ согласiе между собой)известнаго числа обыкновенныхъ или электрическихъ часовъ.

201. Самостоятельные электрическiе часы Гиппа.

фиг. 14 таб. XIII представляетъ общiй видъ ихъ и боковой видъ ихъ маятника. Последнiй есть полусекундный маятникъ съ пружиннымъ подвесомъ. Стержень маятника приготовленъ изъ стали, а тяжёлая чечевица L изъ меди; последнюю можно переставлять посредствомъ находящагося подъ нею винта. Нижнiй конецъ стержня снабжёнъ якоремъ a электромагнита e. къ стержню маятника, который въ этомъ месте выгнутъ коленомъ, прикреплёнъ маленькiй медный выступъ m, на которомъ закреплена твердо‑закаленная стальная пластинка s. Къ остову часовъ прикреплено контактное устройство cc, къ горизонтальной пружине f котораго приделанъ язычекъ s1. Означенный язычекъ у нижняго конца заострёнъ и при движенiяхъ маятника скользитъ по поверхности пластинки s. Устройство этого контакта въ большемъ масштабе изображено на фиг. 15 таб. XIII, въ связи съ маятникомъ p, электромагнитомъ e и батареей.

Одинъ конецъ пружинки f зажатъ въ стерженьке k, а другой ея конецъ покоится на маленькомъ контактномъ винтике. Контактомъ собственно служитъ конецъ c, противъ котораго находится другой контактъ, удерживаемый особой пружинкой и подпираемый винтомъ s. Стальной язычекъ s1 подвижно прикреплёнъ къ пружине f посредствомъ весьма тоненькой оси, которая должна находиться прямо противъ стержня маятника, когда последнiй въ отвесномъ положенiи. Стальная пластинка s2 снабжена мелкой зубчатой поверхностью, на подобiе напильника. При колебанiяхъ маятника язычекъ s1 скользитъ по поверхности пластинки s2, имея при этомъ наклонное положенiе, которое при большемъ отклоненiи маятника превращается въ отвесное.

Действiе этихъ часовъ происходитъ въ следующемъ порядке: если маятникъ вывести изъ состоянiя покоя и двигать его вправо, то язычекъ s1, который немного длиннее, чемъ пространство между пружинкой f и пластинкой s2, наклонится также вправо и останется въ такомъ положенiи, пока маятникъ не подвинется настолько, что вся пластинка пройдётъ подъ язычкомъ и таковой спадётъ съ пластинки у ея леваго края, принимая при этомъ, благодаря тому, что онъ вращается на тоненькой оси, отвесное положенiе. При обратномъ движенiи маятника, т. е. влево, пластинка, прислоняясь къ язычку, отклоняетъ его влево и опять проходитъ подъ нимъ. Тоже самое конечно будетъ повторяться при каждомъ размахе маятника, если только размахъ останется столь обширнымъ, что вся пластинка будетъ проходить подъ язычкомъ, и последнiй, освобождаясь отъ пластинки, принимать отвесное положенiе. Но если размахи маятника вследствiе потери силы начнутъ постепенно уменьшаться и наконецъ станутъ столь малы, что язычекъ не будетъ спадать съ пластинки, то онъ при обратномъ движенiи маятника своимъ острымъ концомъ упрётся о зубчатую поверхность пластинки, вследствiе чего пружина f приподнимется и контактъ c замкнётся, а вместе съ темъ и батарея. Пружина f при этомъ поднимется настолько, что пружина верхняго контакта c покинетъ свою точку опоры на контактномъ винте s.

Возбужденный замыканiемъ тока электромагнитъ e при приближенiи маятника притягиваетъ на моментъ прикреплённый къ нему якорь a чемъ ускоряется движенiе и увеличивается размахъ маятника. Изъ вышеизложеннаго видно, что если размахи маятника дойдутъ до известнаго минимума, то ему электромагнитомъ сообщается новая сила, поддерживающая колебанiе. Сила импульса само‑собою зависитъ отъ силы тока; но незначительныя разницы не имеютъ заметнаго влiянiя на движенiе, такъ что оно при примененiи батарей, состоящихъ изъ постоянныхъ элементов34, тока которыхъ подчиняются только незначительнымъ колебанiямъ, можетъ быть установлено достаточно равномерно, въ особенности въ виду того, что Гиппъ позаботился об отстраненiи искры при размыканiи цепи, которая действуетъ постоянно более или менее разрушающе, вернее загрязняюще, на контакты. Онъ регулируетъ для этой цели контактный винтъ s такъ, что этотъ последнiй достигается верхней контактной пружиной раньше, чемъ отъ нея отделится контактъ c, такъ что после разъединенiя вновь уже образуется особая замкнутая цепь, въ которой незаметно исчезаетъ экстратокъ изъ оборотовъ электромагнита.

Цайгерверкъ этихъ часовъ состоитъ изъ секунднаго колеса r (фиг. 10 таб. XIII) о 60 зубцахъ, которое передаётъ своё движенiе въ известномъ порядке минутному и часовому колесу. При каждомъ качанiи вправо, маятникъ захватываетъ съ собою угловой рычагъ h, снабжённый контр-гирею c, и вращающiйся на своей оси у x, и движетъ его по направленiю, указанному стрелой, причёмъ прикреплённая къ нижнему плечу s1 толкающая пружина скользитъ черезъ одинъ зубецъ, въ то время, какъ западающая собачка h1 препятствуетъ вращенiю колеса; а при обратномъ движенiи маятника эта толкающая пружина подвигаетъ колесо на одинъ зубецъ вперёдъ; дальнейшему движенiю колеса препятствуетъ одновременное западенiе штифта, закреплённаго также въ нижнемъ плече s1. — Описанные здесь часы Гиппа имеютъ то преимущество, что они пользуются токомъ только по прошествiи довольно большихъ промежутковъ времени и тогда только на моментъ. Кроме того сила тока не можетъ иметь влiянiя на правильность хода часовъ, такъ какъ большiе и малые размахи маятника имеютъ, какъ известно, одинаковую продолжительность. На фиг. 15 таб. XIII также показано, какъ эти часы должны быть соединены съ батареей и электромагнитомъ.


29 Соли вообще растворяются въ жидкостяхъ только въ известной пропорцiи, принимая при этомъ въ разсчётъ и температуру жидкостей. Если соль больше не растворяется, то растворъ начинаетъ давать осадокъ ея. Степень или граница, до которой растворяется соль, называется насыщенiемъ. По насыщенiи соль, осаждаясь, образуетъ кристаллы.

30 Чтобы предохранить цинкъ отъ безполезнаго действiя кислоты и для меньшаго его расходованiя покрываютъ его ртутью (амальгамируют). Для этого покрываемый предметъ тщательно очищаютъ и натираютъ его намотаннымъ на палку сукномъ, которое предварительно смачиваютъ разбавленной серной кислотой, въ которую наливаютъ достаточное количество ртути, причёмъ ртуть къ цинку пристаётъ.

31 Этотъ элементъ заряжается так: наливаютъ въ большой стаканъ, въ томъ положенiи, въ какомъ онъ изображёнъ на рисунке, фиг. 6 таб. XIII, до 2/3 его ёмкости, водяной растворъ англiйской соли (5−10 % раствор). Потомъ въ воронку кладутъ куски меднаго купороса. Последнiй растворъ более густой, чемъ растворъ англiйской соли и по мере образованiя стекаетъ въ стаканчикъ, помещённый на дне большого сосуда.

32 Самостоятельными электрическими часами называютъ такiе часы, регулирующая часть которыхъ состоитъ изъ маятника, приводимаго въ движенiе посредствомъ электричества.

33 Побочные электрическiе часы состоятъ изъ одного электромагнита и одного или несколькихъ цайгерверковъ. Электромагнитъ передвигаетъ стрелки этихъ часовъ, получая импульсы посредствомъ соединенiя съ другими электрическими или обыкновенными часами.

34 При этихъ часахъ съ большой пользой применяютъ балонный элементъ Мейдингера.

Tags: Курсъ часоваго мастерства
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments